As lâmpadas econômicas transformam 80% da energia elétrica consumida em luz e dissipam os 20% restantes em forma de calor. Já as incandescentes transformam 20% da energia elétrica consumida em luz e dissipam o restante em forma de calor. Assim, quando duas dessas lâmpadas possuem luminosidades equivalentes, a econômica apresenta uma potência igual a um quarto da potência da incandescente.
Quando uma lâmpada incandescente de 60 W é substituída por uma econômica de mesma luminosidade, deixa-se de transferir para o ambiente, a cada segundo, uma quantidade de calor, em joule, igual a
A) 3.
B) 12.
C) 15.
D) 45.
E) 48.
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução
- Física – Potência elétrica / Energia / Eficiência energética / Transformações de energia
🔢 Nível da Questão
🔹Médio, com múltiplos passos e raciocínio lógico envolvendo porcentagem e diferença de energia dissipada.
✅ Gabarito
- Letra D – 45 J
📝 Resolução Passo a Passo
🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
O enunciado compara duas lâmpadas com mesma luminosidade, uma incandescente de 60 W e uma econômica com potência igual a 1/4 da incandescente.
Pede-se:
👉 Qual a quantidade de calor que deixa de ser dissipada ao substituir a incandescente pela econômica?
📌 O foco está na diferença de calor dissipado por segundo, ou seja, diferença de energia térmica em 1 s.
📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
🔋 Potência (P):
É a energia consumida ou transformada por unidade de tempo:
P = ΔE / Δt
🔥 Dissipação de calor (energia não aproveitada):
Se uma lâmpada transforma parte da energia em luz, o restante é dissipado como calor.
📌 Eficiência (em luz):
- Lâmpada econômica: 80% luz → 20% calor
- Lâmpada incandescente: 20% luz → 80% calor
🧮 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
Dados:
- Pi = 60 W (potência da incandescente)
- Peco = ¼ Pi = 15 W
- Tempo considerado: 1 segundo
- Eficiência da econômica: 20% da energia vira calor
- Eficiência da incandescente: 80% vira calor
Vamos calcular quantos joules de calor são dissipados por cada lâmpada por segundo (ΔE = P · Δt)
🧠 Passo 4: Desenvolvimento do raciocínio
📌 Lâmpada econômica:
ΔEeco = Peco × Δt = 15 × 1 = 15 J
ΔEeco_dissipada = 20% × 15 = 0,2 × 15 = 3 J
📌 Lâmpada incandescente:
ΔEinc = Pi × Δt = 60 × 1 = 60 J
ΔEinc_dissipada = 80% × 60 = 0,8 × 60 = 48 J
✅ Diferença de calor dissipado:
ΔEcalor = ΔEinc_dissipada – ΔEeco_dissipada
ΔEcalor = 48 – 3 = 45 J
🧷 Passo 5: Análise das alternativas e resolução
A) 3 J
🔴 Incorreta – é o calor dissipado pela econômica, não a diferença.
B) 12 J
🔴 Não aparece em nenhum cálculo direto.
C) 15 J
🔴 É a energia total consumida pela econômica, não a diferença de calor.
D) 45 J
🟢 Correta. Representa o quanto deixa de se dissipar como calor ao trocar pela lâmpada econômica.
E) 48 J
🔴 É o calor dissipado pela incandescente, não a diferença.
🎯Passo 6: Conclusão e justificativa final
✅ A alternativa correta é a letra D.
Substituir uma lâmpada incandescente de 60 W por uma econômica de mesma luminosidade reduz a potência consumida e, mais importante, diminui a energia dissipada em forma de calor.
💡 A lâmpada incandescente dissipa 48 J/s como calor, enquanto a econômica dissipa apenas 3 J/s.
Assim, economiza-se 45 J de calor por segundo — representando maior eficiência e menor impacto térmico no ambiente.
